[发明专利]一种用于三维重建的纹理编码影像生成方法

说明书

本发明公开了一种纹理编码影像的生成方法，包括：步骤1，利用线性反馈移位寄存器生成一串连续的伪随机De Bruijn序列。步骤2，依据对角线法则，利用伪随机De Bruijn序列填充生成M阵列。步骤3，对生成的M阵列裁剪拼接，得到合适尺寸的编码矩阵。步骤4，选择RGB色彩差异大的小矩形块作为特征图案代替编码矩阵中的各基元，生成纹理编码影像。步骤5，在纹理编码影像的四角设计便于提取角点信息的标志。本发明实现了对待测物纹理较少区域的特征增强，且只需单幅影像投影就可以通过解码算法对同名点进行准确定位，完成同名点对的一一匹配，为后续三维信息的恢复提供了高质量的匹配点对数据，提高三维重建的精度和准确性，为运动物体的三维重建提供新的思路。

技术领域

本发明属于结构光三维重建技术研究领域，通过设计含有编码信息的纹理影像，利用结构光的方法，实现快速高精度的三维重建。

背景技术

在过去的关于编码影像的研究中将所有的编码方法分为时序编码、直接编码和空间编码三类，其中时序编码连续地将一系列多张编码图案按照时间的先后顺序依次投影到待测物体表面，直接编码法直接对每个像素都进行编码，但是由于相邻的像素差别很小，所以通常对于噪声相当敏感，并且解码的过程也十分复杂，空间编码法中每个元素的码值需要它和它邻域内元素共同决定，且只需要一幅图像就能实现待测点的定位。现今，各领域对于三维重建技术都有了更高的要求，希望在保持高精度的同时实现运动物体的三维重构，这就需要在保证精度的前提下只使用单幅影像进行投影增强。三维重建结果的质量关键取决于编码方案的设计，因此纹理编码影像的生成方法已经成为结构光技术领域一个重要的研究方向，也是研究的重点和难点。

发明内容

本发明针对空间编码的方法，利用伪随机序列和M阵列窗口唯一的性质，提出了一种单幅纹理编码影像的生成方法，编码影像中特定元素点的码值根据其邻域内点的颜色、几何形状、强度等信息获得，因此可以根据待定点的空间位置关系定位。实现对待测物纹理较少区域的特征增强，只需单幅影像投影就可以通过解码算法对同名点进行准确定位，从而完成同名点对的一一匹配，为后续三维信息的恢复提供了高质量的匹配点对数据，提高三维重建的精度和准确性，为针对运动物体的三维重建提供新的思路。

为实现上述目的，本发明所设计的一种纹理编码影像生成方法，它包括如下步骤：

步骤1，利用线性反馈移位寄存器生成一串连续的伪随机De Bruijn序列，具体为：

步骤1.1，根据待测物所处环境和精度要求等，选定合适的窗口大小m和基元数q。

步骤1.2，查表得到m次幂的本原多项式，将此多项式作为特征多项式构造m阶线性移位寄存器。

步骤1.3，如图2所示，设定一个非零的初始状态，根据模q和的运算规则，生成长度为n的伪随机De Bruijn序列，其中n＝q^m－1，图中C_i∈(0,1)，C_i代表反馈的连接状态，当值为0的时候表示网络是断开的，无法连通，当值为1的时候表则示网络闭合。

步骤2，依据对角线法则，利用伪随机De Bruijn序列填充生成M阵列，具体为：

步骤2.1，选择合适的二维窗口大小k₁×k₂，这个窗口在生成的编码矩阵中具有窗口唯一的性质，其中生成的M阵列大小为n₁×n₂，其中n₂＝n/n₁，n₁和n₂互素。

步骤2.2，用长度为n的伪随机序列沿着大小为n₁×n₂阵列的主对角线从左上角开始填充阵列，当填充到阵列的右边界时，从下一行的左边界开始继续沿对角线填充，当填充到阵列的下边界时，从下一列的上边界开始继续沿对角线填充，直到阵列中每一个元素都填充完毕。